李振声:小麦做出大学问

http://www.sina.com.cn 2007年03月12日15:46 新世纪周刊

  -本刊记者/杨东晓

  一位大科学家的小麦学问

  一年一度的国家科技奖励大会于

  2007年2月27日在人民大会堂举行它的第8次颁奖典礼,国家主席胡锦涛郑重地把国家最高科学技术奖和该奖 项的500万元奖金颁发给了中国科学院院士、著名遗传学家、小麦育种专家李振声院士。

  李振声是国家最高科学技术奖的第十位获得者,也是本届唯一获得这项殊荣的科学家。

  天作之合

  如果不是听这位小麦遗传育种学家的讲述,普通人是无法想像人类是如何行进在生物进化和品种改良的艰难长河中的 。

  喜欢食用面食的人,想像不到,现在秋种夏收的小麦竟是由三种野生植物经过两次远缘杂交,经历了9千年的自然选 择和人工选择,才定型的。

  李振声在向人们普及科学知识时,喜欢展示一棵中东古墓出土的9千年以前的“一粒小麦”。这种麦子每一个小穗上 只结一粒种子,所以叫“一粒小麦”,那时产量相当低。岁月安排它在9千年前,无意间结识了与之共生了数千年的一种叫“ 拟斯卑尔脱山羊草”的田间杂草,它们发生了天然的远缘杂交,这一天注姻缘使“一粒小麦”变成了“二粒小麦”,就是一个 小穗上,能结两粒种子,可以说,这是个产量翻番的“天作之合”。

  上天注定要赐于人类生存的能量,于是在公元前5千年左右,“二粒小麦”又遇见了它生命中的第二株山羊草——“ 粗山羊草”,这又是一次远缘杂交。

  这次杂交,彻底改善了小麦的“体质”,使它变得能够“发面”了。而它的祖先“一粒小麦”和“二粒小麦”都是不 能“发”起来的。“发”,这优良特性,是粗山羊草的基因在起作用。

  小偃6号诞生

  李振声对小麦的研究,始于1956年,但是,他对粮食的感情是自幼养成的。今年76岁高龄的李振声上过私塾, 也上过学堂的,难以为继的家境使他在高二不得不辍学谋生。因为看到山东农学院的招生广告可以提供吃住条件,所以才有了 他人生中的重要转折——那一年济南解放。

  1956年,黄河流域发生大面积小麦条锈病,本来已经很低的小麦亩产量又减产20%到30%,使得整个黄河流 域小麦产区当年减产一百多亿斤。

  李振声从普通小麦的进化过程得到启发,能不能通过人工繁育,把牧草中好的基因加到小麦中呢?

  于是,他开始了一项用人力抗衡大自然、高度压缩时空的育种过程。

  李振声自1951年毕业于山东农学院以后,在中科院一直跟着导师土壤学家冯兆林从事种植牧草改良土壤的研究, 当时他们已经收集了800多种牧草。1956年,李振声选用其中12种牧草与小麦杂交,但是远缘杂交有三个很难克服的 问题:杂交不亲和、杂种不育和后代“疯狂分离”。

  农业科研是需要极大耐心与细心的工作,李振声介绍起小偃6号耐强光与干热风特性的发现过程。那是在一个非常特 殊的条件下细心地发现的:1964年,小麦成熟前遭遇了40天阴雨,6月14日天气突然暴晴,一天的功夫,在实验田中 1000多份杂种中除小偃6号的祖父(小偃55-6)和长穗偃麦草之外,其他全部青干了。只有小偃55-6和长穗偃麦 草仍保持着金黄颜色。研究人员抓住这个难得的材料又经过两次杂交,育成了一个具有相对持久的抗病性、高产、稳产、优质 的小麦新品种——小偃6号。   

  这项研究的成功,用了23年时间。极大地缩短了小麦与杂草的自然杂交所需时间。

  小偃6号能同时抗八个条锈病生理小种、高产且品质优异。说得直接一些,就是农民喜欢它的抗病性、国家喜欢它的 高产,而老百姓喜欢它的优质,如蒸馒头包子很白、做面条很劲道。目前,小偃6号已累计推广1.5亿亩;衍生50余个小 麦新品种,累计推广3亿多亩。

  童依平是李振声的博士生,在在接受《新世纪》采访时说:“先生不仅关心吃饭,还关心资源、关心环境”。

  20世纪90年代初,李振声又培育出小偃54,它的特点是可高效利用土壤氮磷营养。氮与磷是小麦等农作物生长 必需的营养元素,但是过多的氮肥会污染环境,而磷矿资源则是不可再生资源。国际上对磷矿的未来这样描述:地球上的磷只 够再用70年。

  蓝粒单体小麦

  小偃6号的育成推广,为人工改良小麦提供了一条可行之路,20年的育种过程与自然选择相比虽然大大地缩短了时 间,但是同样也令别人无法重复。于是李振声又想了出一个捷径,早在上世纪70年代末,他就从美国遗传学会主席E.R. Sears那里得到启发,开展了染色体工程研究。Sears创建了一套染色体工程工具材料——中国春单体系统,通过这 套材料可以将远缘植物的染色体转移到小麦中,但是,这套材料利用起来也存在一些困难,就是它的保存与利用都须通过显微 镜下的细胞学鉴定才能完成。

  蓝粒单体小麦则很好地解决了中国春单体系统利用较困难地难题,这就是此项工作的创新:运用从偃麦草中得来的蓝 粒基因创造了一套蓝粒单体小麦。蓝粒单体小麦在一个麦穗上可以长出四种颜色的种子,深蓝、中蓝、浅蓝和白粒,不需要用 显微镜,只根据种子小麦糊粉层的颜色就可以知道它的染色体数目。如果小麦种子显出深蓝色,就说明它有42条染色体,为 二体;中蓝和浅蓝色说明它携带41条染色体,为单体;而白色种说明携带40条染色体,叫缺体。用缺体与远缘植物杂交, 可以较容易地将外源染色体转移到小麦中,为染色体工程育种开辟了一条新路。

  Sears等国际小麦遗传育种学家对此创新给予高度评价,1986年李振声作为地方组织委员会主席在西安组织 了第一届国际植物染色体工程学术会议,1993年,又在北京组织了第八届国际小麦遗传学会议。中国小麦育种在国际上的 影响进一步扩大。

  广开食物来源

  位于平西府的中科院遗传发育所实验站离李振声家二三十公里,他一有空就到田里去转转,还把小麦种到了自己家里 的阳台上,童依平说这是为了便于每时每刻对小麦进行观察研究:“他在家里也要记录小麦的生长,这样可以充分了解新选育 的小麦材料的特性。”

  在他的学生眼里,李振声是位很和蔼的导师:“他每时每刻对我们都很爱护,虽然极少发脾气,但是要求我们是很严 格的”。

  童依平说,自己的导师不仅是一位小麦遗传育种学家,还是农业战略科学家,“他曾经带队在全国跑过很多地方,南 方草地、北方草地、新疆沙漠化土壤,他也考察冰川,关注水资源利用问题,除了应重视粮食作物外,先生还主张努力加强沿 海滩涂治理和海洋渔业的发展。

  他有一句话叫做:‘面向全部国土,广开食物来源。’”

  李振声获得2006年度国家最高科学技术奖另一个重要原因是他在我国宏观农业研究方面的重要贡献,如他在20 04年中国粮食产量连续五年滑坡的关键时刻提出了粮食需要实行恢复性生产的建议。2006年,我国粮食产量达到994 9亿斤,基本实现了恢复性增长。

  有人说

中国经济的飞速发展,需要大量的土地,通过进口粮食可以实现“变相地购买水资源、土地资源和环境资源” ,李振声的回答是:如果打起仗来,你能够去买粮食吗?


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